基于轴转矩扰动观测器的伺服系统扭振抑制研究

针对伺服电机驱动系统中由于弹性连接装置而引发的扭振现象,该文提出一种基于轴转矩扰动观测器的抑制策略,并给出了其结构参数设计方法和鲁棒性的证明。首先在双质量弹性系统模型的基础上,利用传统扰动观测器得到轴转矩观测量,并提出加入高通滤波器消除轴转矩观测量的直流分量,得到扭振频率分量,对电磁转矩进行反馈补偿,从而增大了系统阻尼,同时系统动态性能得以改善。在该抑制机理的基础上,根据转速增量和转矩增量的相位关系图,得出该轴转矩扰动观测器带宽取值范围与扭振频率和负载侧-电机侧惯量比的定量关系,并由此证明了轴转矩扰动观测器对负载惯量变化的鲁棒性,并给出了反馈系数的选取范围。仿真与实验研究表明该文提出的抑制策略能有效抑制扭振,并对负载惯量变化具有强鲁棒性。

一种基于转矩扰动观测器+重复控制的船舶永磁同步电机矢量控制技术

船舶永磁同步电机(PMSM)在海洋复杂环境下运行时,容易受到转矩扰动,严重影响电机的控制性能,这一问题在PMSM中低速运行时更为明显。针对这一问题,提出一种基于转矩扰动观测器+重复控制的PMSM矢量控制方案。设计了一个基于转子位置的转矩扰动观测器,用于估测PMSM扰动转矩,并在此基础上结合重复控制的思想,周期性地补偿并缩小由扰动转矩而产生的误差。通过MATLAB/Simulink仿真和试验,验证了该方案具有较强的抗转矩扰动能力和较好的调速性能。

采用扰动转矩观测器的低速电机伺服系统

伺服电机驱动系统的性能受各种量化误差、采样误差,及电机转矩脉动等因素的影响。特别是在低速运行时,速度反馈精度和动态性能都受到极大限制,因此电机往往处于无规律地转和停状态,速度很难控制。该文采用预期电流控制和基于位置信号的含滤波器的扰动观测器相结合的方法,仅使用普通分辨率(1 000 ppr)的光电编码器,就可对一台无槽式永磁同步伺服电动机实现低速运行(1 r/min左右)平稳控制。实验结果表明,所提控制策略效果好、容易实现,有较强的实用性。

基于扰动转矩观测器PMSM无位置传感器控制系统

使用控制算法实现永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制是目前电机控制领域研究热点。提出一种基于低速脉冲高频定子磁链注入的PMSM无位置传感器控制系统,并对传统定子磁链估计器进行改进,将高频信号引入低通滤波器中以提高电机低转速运行时定子磁链估计器的精度。针对PMSM中低速运行时无位置传感器控制系统易受转矩脉动影响的情况,采用扰动转矩观测器来抑制扰动转矩产生的电压误差。通过试验来验证所提方案的有效性和可行性。

PMSM线性卡尔曼滤波结合扰动转矩观测器无速度传感器控制

传统扩展卡尔曼滤波算法在线计算量大,对处理芯片的要求高。针对这一问题,设计了一种新型降阶卡尔曼滤波算法,减少调节参数,以简化算法和。另外,为提高传统矢量控制系统动态响应能力及抗负载扰动能力,设计了一种扰动转矩观测器,并结合前馈补偿控制方法对速度环施加前馈补偿。仿真和实验结果表明,提出的新方法能准确估计电机转子位置和转速,并提高负载扰动抑制能力。

双伺服电机同步运行的最优控制

以双伺服电机组成的同步运行系统为研究对象,建立了系统的数学模型。基于线性二次型调节器(LQR)的性能指标设计了最优控制器,并采用转矩扰动观测器作为前馈补偿控制器以克服突加负载对系统的影响。在MATLAB/Simlink环境下建立仿真模型,仿真结果验证了系统良好的同步运行性能和抗干扰性能。

无速度传感器异步电机转子磁场定向自适应鲁棒控制

针对无速度传感器异步电机矢量控制系统,为了提高系统对电机参数变化和转矩扰动的鲁棒性,提出一种基于自适应观测器的鲁棒控制策略。研究了一种改进全阶自适应状态观测器设计方法,将静止坐标系下状态观测误差系统变换到同步旋转坐标系以克服系统的复杂非线性,通过分析单输入单输出误差系统获得了观测器稳定条件,并采用一种增强型定子电阻自适应率以降低观测器对电机参数变化的敏感性。为了提高异步电机磁场定向控制系统的抗负载转矩扰动能力,在分析扰动转矩对控制系统动态模型影响基础上,提出了一种自适应扰动转矩前馈补偿控制策略。通过11kW无速度传感器异步电机矢量控制系统进行实验,实验结果验证了所提出方法的有效性。

永磁同步电动机伺服系统转动惯量辨识

为了提高伺服系统的动态响应特性,可对负载转矩进行前馈补偿,对电机机械参数进行辨识。介绍一种基于状态观测器的扰动负载转矩观测法,以及依据自适应法对转动惯量进行辨识的方法。仿真和实验验证了该方法的正确性和可行性。

一种二惯性系统低频振动抑制新方法

工业应用中连接电机驱动和负载设备中经常使用弹性装置,这导致负载侧运作部位发生振动。为了实现高性能高精度伺服控制,二惯性系统中的振动抑制是非常重要的有待解决的问题。为了抑制振动,本文提出了一种新的前馈补偿和负载观测的方法来抑制振动。文中分析了振动问题的来源,然后从系统的传递函数着手研究了传统PI控制下与文中提出的方法下的两者波特图,解释了本文抑制振动方法的原理。此外,本文运用FFT方法对速度误差频谱分析,得到振动频率,再利用CDM方法解决了控制参数的设计问题。最后,本文给出了Simulink仿真环境下本文抑振方法和传统PI控制下的系统性能对比,此外给出了相对应的实验验证。结果都表明文中的振动抑制方法对抑制速度位置振动很有效。